АКБ гелевыеТехнологические изменения на рынке источников бесперебойного питания (далее ИБП) происходят не так часто и напрямую зависят от прогресса в других областях — таких, как схемотехника и элементная база.

Но в последние годы активно обсуждается одно из важнейших изменений в данной области – постепенный переход источников бесперебойного питания на литий-ионные батарей.

А нам, как компании, работающей на рынке ИБП уже продолжительное время, хочется донести до наших заказчиков возможности и особенности использования таких батарей в оборудовании, которое мы поставляем на территорию Украины.

Литий-ионные аккумуляторы предлагают несколько преимуществ по сравнению с традиционными свинцово-кислотными аккумуляторами. Это и гораздо более длительный срок службы, и меньшие размеры и вес, более быстрое время перезарядки.

Но, несмотря на это, самыми популярными на данный момент являются свинцово-кислотные необслуживаемые батареи, в первую очередь, из-за своей относительно низкой стоимости.

Скорее всего, эта ситуация изменится, так как затраты на производство литий-ионных батарей продолжат уменьшаться, преимущества станут более широко известными, а производители сделают свои ИБП совместимыми с данным видом батарей.

Как соотносятся затраты и преимущества систем литий-ионных аккумуляторов с системами свинцово-кислотных аккумуляторов при использовании с ИБП?

В целом, однако, можно сказать, что стоимость установки литий-ионной системы стоит примерно в 1,2-2 раза больше, чем это будет стоить для системы свинцово-кислотных аккумуляторов с регулируемым клапаном при том же уровне мощности. Начальная цена покупки была основной причиной, по которой использование литий-ионных батарей в ИБП было очень ограничено. Тем не менее, стоит отметить, что всего несколько лет назад разница в стоимости была в 10 раз. С учетом значительного снижения стоимости, в сочетании с сильными преимуществами производительности, системы на литий-ионной основе все больше становятся жизнеспособным вариантом хранения энергии для все большего числа людей.

Растущий спрос, будущие усовершенствования технологий и дополнительное повышение эффективности производства, вероятно, приведут к дальнейшему снижению затрат. Свинцово-кислотные батареи, с другой стороны, являются более старой и более зрелой технологией с меньшими шансами на существенное развитие, которое существенно снизило бы стоимость за Вт*ч.

Со стороны операционных расходов (OPEX) литий-ионная система имеет явное преимущество. Это происходит главным образом из-за того, что продолжительность жизни примерно вдвое (или больше), чем у систем VRLA. В течение 15 лет VRLA, вероятно, придется заменять 2-3 раза, в то время как Li-ion может не потребоваться никаких замен (или, возможно, один раз). Срок службы литий-ионной батареи сильно зависит от конкретной конструкции батареи и глубины разряда. Чем глубже разряд, тем меньше будет срок службы за счёт уменьшения числа циклов.

Следующим преимуществом литиево-ионных батарей является более высокая допустимая температура эксплуатации (до плюс 40 ° C), по сравнению со свинцово-кислотными (до плюс 20-25 ° C). Таким образом, они могут выдерживать более высокую температуру окружающей среды и при этом соответствовать установленному сроку службы.

Этот важный параметр также может помочь снизить эксплуатационные расходы для конечного потребителя за счет снижения энергии охлаждения. А поскольку системы литий-ионных аккумуляторов занимают на 50-80% меньше места при равной ёмкости, это освободившееся пространство может быть использовано более продуктивно.

Анализ мировых производителей ИБП показывает, что системы ИБП с литиево-ионными батареями имеют совокупную стоимость владения на 10-40% ниже, чем у системы с традиционными VRLA батареями за 10-летний период.

Есть мнение, что литий-ионные батареи являются менее безопасными по сравнению со свинцово-кислотными батареми. Так ли это?

Все типы батарей, по определению, хранят химическую энергию, поэтому каждая батарея в случае неправильного обращения, может перегреться, что может повлечь за собой выброс опасных соединений или самовоспламенение.

Считается, что ионные аккумуляторы более нестабильны из-за зарегистрированных случаев пожара и из-за их гораздо более высокой удельной энергии.

Неправильно «состаренный», литий-ионный аккумулятор будет легче переходить в состояние «теплового разряда», поскольку он имеет более низкое сопротивление и более высокую емкость накопления энергии, чем свинцово-кислотная батарея. Однако за последние годы был достигнут значительный прогресс, делающий их более безопасными и намного более сопоставимыми в плане безопасности с другими часто используемыми типами батарей.

Использование литиевых батарей в миллионах единиц портативной электроники, смартфонов и электромобилей — позитивное свидетельство их уровня безопасности.

Поскольку системы ионно-литиевых батарей намного более чувствительны к тому, как они заряжаются и разряжаются, все они включают систему управления, контролирующую эти процессы. Микропроцессоры, датчики, триггеры и связанные с ними цепи составляют эту систему. Они постоянно контролируют, на уровне элемента, температуру батареи, уровень заряда и скорость заряда для защиты от коротких замыканий и перезарядки. Система также полезна для защиты элементов от повреждения, предотвращая слишком низкое напряжение при разряде.

Система управления предоставляет ИБП и пользователю точную информацию о состоянии батареи и оставшемся времени работы. Хотя система управления делает литий-ионные аккумуляторы намного безопаснее, в то же время она также увеличивает их стоимость. Литий-ионные аккумуляторы не содержат ртути, свинца, кадмия или любых других материалов, которые считаются опасными.

Конечно, это не означает, что рециркуляция или ее отсутствие не оказывает воздействия на окружающую среду.

Можно ли использовать литий-ионные батареи с существующими ИБП?

Только если производитель ИБП говорит, что конкретная литий-ионная батарея совместима. Как мы знаем, литиевые батареи имеют различные химические составы, размеры, диапазоны напряжения, форм-факторы и типы разъемов. Эти различия должны учитываться в инверторе ИБП, реализации зарядного устройста и встроенного программного обеспечения. При этом, предполагая, что напряжение аккумуляторной системы находится в пределах диапазона возможностей ИБП, возможно, что существующий ИБП можно будет сделать совместимым посредством обновления прошивки ИБП, чтобы обеспечить реализацию правильных процедур зарядки, правильные расчеты времени выполнения, и точный отчет о состоянии заряда. Всегда обращайтесь к производителю, чтобы определить, какие батареи безопасны и совместимы.

Чем они отличаются по размеру и весу от свинцово-кислотных аккумуляторов?

В общем, система ионно-литиевых аккумуляторов для ИБП займет на 50-80% меньше места и весит на 60-80% меньше, чем сопоставимая свинцово-кислотная система. Эта значительная экономия обусловлена ​​очень высокой удельной энергией (плотностью энергии), характерной для литий-ионных аккумуляторов.

Какое обслуживание требуется для литий-ионных батарей?

У литий-ионных батарей очень низкие требования к обслуживанию. Уровень жидкости для измерения и поддержания отсутствует (как и для свинцово-кислотных батарей). Не нужно беспокоиться ни о «памяти» батареи, ни о необходимости периодически циклически заряжать батареи для калибровки времени их работы. А длительный срок их службы, составляющий 10 и более лет, снижает необходимость их замены в течение периода использования ИБП. К тому времени, когда батареи должны быть заменены, вероятно, придёт время заменить и сам ИБП.

Как можно увидеть, литий-ионные батареи имеют хорошие перспективы по применению в системах бесперебойного питания по сравнению с более традиционными, на данный момент, свинцово-кислотными батареями. Однако, на данном этапе, их повсеместное использование в ИБП ограничено более крупными финансовыми вложениями на этапе покупки, а также отсутствием универсальных решений у производителей ИБП по работе с этим типом батарей.

Компания «М-ИНФО» — системный интегратор инженерной инфраструктуры, официальный дистрибьютор аккумуляторных батарей MHB (M-ENERGY) в Украине.